新規(guī)范下上海標(biāo)準(zhǔn)小箱梁的適用性分析

周寶龍 （上海市隧道工程軌道交通設(shè)計(jì)研究院，上海 200235）

0 前言

上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會于2011年9月頒布了上海市建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)《簡支預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁》（DBJT08-115-2011），目前其采用的規(guī)范大部分已經(jīng)更新，比如《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）（下文簡稱舊通規(guī)） 已更新為（JTG D60-2015）（下文簡稱新通規(guī)）；《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）（下文簡稱舊混規(guī)）已更新為（JTG 3362-2018）（下文簡稱新混規(guī)）；《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D81-2006）（下文簡稱舊安規(guī)） 已更新為（JTG D81-2017）（下文簡稱新安規(guī)）。其中對于荷載（尤其是活載）、荷載組合、汽車橫向碰撞荷載的規(guī)定均有所調(diào)整，而圖集還未及時修編，對于本圖集是否還能滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求并不明確，基于此原因，本文略做先行對比驗(yàn)證并提供結(jié)論，可為標(biāo)準(zhǔn)圖集的選用提供參考依據(jù)。

1 規(guī)范主要修改內(nèi)容

1.1 活載

相比舊通規(guī)，新通規(guī)對于公路-I級的車道荷載集中荷載Pk的取值有所調(diào)整。

調(diào)整的是50m跨徑以下的車道荷載的集中荷載，此調(diào)整對于小跨徑梁影響較大。

1.2 荷載組合

基本組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值：

1.3 碰撞荷載

《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》中對于橋梁護(hù)欄所受的橫向汽車碰撞荷載的規(guī)定見下表。

橋梁護(hù)欄所受碰撞荷載 表1

對于碰撞荷載的總大小基本無調(diào)整，調(diào)整最大的是碰撞荷載的分布寬度。對于小箱梁來說，本條調(diào)整直接影響邊梁的懸臂內(nèi)力。

1.4 裂縫計(jì)算

2 設(shè)計(jì)參數(shù)

計(jì)算彎矩荷載橫向分布系數(shù)時，全跨采用剛接梁法；計(jì)算剪力荷載橫向分布系數(shù)時，支點(diǎn)采用杠桿法，跨中采用剛接梁法，支點(diǎn)到1/4跨采用直線漸變。邊梁的橫向分布系數(shù)，采用2片梁布置的橋梁斷面計(jì)算取值；中梁的橫向分布系數(shù)，采用3片梁布置的橋梁斷面計(jì)算取值。

其他計(jì)算參數(shù)詳見上海市建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)《簡支預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁》（DBJT08-115-2011）通用圖集。限于篇幅，以下計(jì)算僅列出活載等級為公路-I級對應(yīng)的結(jié)果。

3 承載能力極限狀態(tài)

承載能力極限狀態(tài)計(jì)算包含構(gòu)件正截面承載力、斜截面承載能力計(jì)算。對于小箱梁這種受彎構(gòu)件主要指抗彎承載能力、抗剪承載能力。

3.1 抗彎強(qiáng)度

對于主梁受彎構(gòu)件的抗彎承載力計(jì)算，新混規(guī)、舊混規(guī)無調(diào)整，但是建筑鋼筋國家標(biāo)準(zhǔn)取消了HRB335牌號鋼筋，新混規(guī)中已用HRB400鋼筋將其替代。根據(jù)受彎構(gòu)件的計(jì)算公式計(jì)算得到的主梁抗彎承載力及對比見下表。

主梁跨中抗彎強(qiáng)度（單位：kNm） 表2

主梁抗剪強(qiáng)度（支點(diǎn)，單位：kN） 表3

對比上表計(jì)算結(jié)果可見，新規(guī)范下截面抗彎承載能力均滿足要求，但是對于35m小箱梁，在不計(jì)普通鋼筋的情況下，截面抗彎強(qiáng)度略有不足，建議以后使用這套圖集時，35m小箱梁的縱向鋼筋適當(dāng)加強(qiáng)。

3.2 抗剪強(qiáng)度

對于受彎構(gòu)件的抗剪驗(yàn)算有兩條要求：一是對抗剪截面尺寸的要求，防止出現(xiàn)斜壓破壞；二是配制抗剪鋼筋，防止出現(xiàn)剪壓破壞。

對比上表計(jì)算結(jié)果可見，新規(guī)范下截面抗剪強(qiáng)度均能滿足要求。

4 正常使用極限狀態(tài)

4.1 抗裂驗(yàn)算

預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件正截面抗裂驗(yàn)算，對于A類預(yù)制構(gòu)件，允許法向拉應(yīng)力為0.7ftk=1.855MPa。主梁計(jì)算正截面混凝土拉應(yīng)力結(jié)果如表4所示。

頻遇組合正截面下緣拉應(yīng)力（單位：MPa） 表4

對于A類預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，驗(yàn)算準(zhǔn)永久組合作用下截面邊緣混凝土不出現(xiàn)法向拉應(yīng)力，主梁計(jì)算拉應(yīng)力結(jié)果如表5所示。

預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件斜截面抗裂驗(yàn)算，對于A類預(yù)制構(gòu)件，允許主拉應(yīng)力為0.7ftk=1.855MPa。主梁計(jì)算斜截面主拉應(yīng)力結(jié)果如表6所示。

對比表4～表6計(jì)算對比結(jié)果，新通規(guī)下，各主梁的應(yīng)力控制指標(biāo)均有略微變化，但是變化幅度不大，調(diào)整后的應(yīng)力指標(biāo)均滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。

4.2 持久狀況應(yīng)力

預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件進(jìn)行持久狀況設(shè)計(jì)，使用階段混凝土正截面法向壓應(yīng)力、斜截面主壓應(yīng)力以及受拉鋼筋（鋼束）拉應(yīng)力不得超過限值，對于A類預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，允許法向應(yīng)力為0.5ftk=16.2MPa，允許主壓應(yīng)力為0.6ftk=19.44MPa，體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼絞線允許拉應(yīng)力為0.65ftk=1209MPa。標(biāo)準(zhǔn)組合正截面最大壓應(yīng)力如表7所示。

準(zhǔn)永久組合正截面下緣拉應(yīng)力（單位：MPa） 表5

頻遇組合斜截面主拉應(yīng)力（單位：MPa） 表6

標(biāo)準(zhǔn)組合正截面最大壓應(yīng)力（單位：MPa） 表7

標(biāo)準(zhǔn)組合斜截面最大主壓應(yīng)力如表8所示。

標(biāo)準(zhǔn)組合最大主壓應(yīng)力（單位：MPa） 表8

根據(jù)表7～表8計(jì)算結(jié)果，相比舊通規(guī)，混凝土正截面最大法向壓應(yīng)力、斜截面最大主壓應(yīng)力均有略微變化，滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。

持久工況下，預(yù)應(yīng)力鋼束的最大拉應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如下表所示。

標(biāo)準(zhǔn)組合鋼束最大拉應(yīng)力（單位：MPa） 表9

根據(jù)上表計(jì)算對比結(jié)果，標(biāo)準(zhǔn)組合下預(yù)應(yīng)力鋼束的最大拉應(yīng)力均略微增加，其中35m中梁最大拉應(yīng)力為1214MPa，略超規(guī)范允許值0.4%，在工程允許范圍內(nèi)，可認(rèn)為這一指標(biāo)仍能滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。

4.3 撓度

按荷載頻遇組合并考慮長期效應(yīng)的影響，在消除結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的長期撓度后，主梁的最大撓度計(jì)算結(jié)果見表10所示，允許撓度值為11600。

荷載頻遇組合下?lián)隙龋▎挝唬篗Pa） 表10

上表計(jì)算結(jié)果表明，采用新通規(guī)計(jì)算的荷載頻遇組合下?lián)隙认啾扰f通規(guī)均略微增加，且跨徑越小，增加比例越多，但均能滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。

5 懸臂計(jì)算

計(jì)算采用懸臂長度L=1.0m，懸臂端部厚度200mm，根部厚度250mm，上緣配置鋼筋2d16@150mm，下緣配置d16@150mm。主要驗(yàn)算結(jié)果匯總?cè)缦卤怼?/p>

懸臂驗(yàn)算匯總表 表11

根據(jù)上表計(jì)算結(jié)果對比，由于《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》對于汽車橫向碰撞荷載的調(diào)整，原小箱梁邊梁的懸臂已不滿足防撞等級SS級的防撞要求，實(shí)際經(jīng)過計(jì)算，防撞等級A級的防撞要求也達(dá)不到。因此，本圖集的邊梁懸臂已不能滿足新規(guī)范的設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語

2011年上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會原頒布的《簡支預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁》（DBJT08-115-2011）標(biāo)準(zhǔn)圖集（圖集號2011滬Q001）縱向基本滿足現(xiàn)行《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2015）、《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 3362-2018）設(shè)計(jì)要求，但對于《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D81-2017)的防撞要求，需調(diào)整懸臂尺寸、鋼筋配置。